(57)【要約】【課題】燃料電池システムのカソードに供給される空気を圧縮する多段圧縮機システムを提供すること。【解決手段】前記多段圧縮機システムには、第１の圧力で第１の加圧空気流を提供するために吸気を圧縮する、第１段階圧縮機が含まれる。第２段階圧縮機には、第１の加圧空気流を第２の圧力の第２の加圧空気流に圧縮する、圧縮ユニットが含まれる。駆動ユニットは、燃料電池の排気流の膨張エネルギーを使用して圧縮ユニットを駆動する。第１の熱交換器は、第２の加圧空気流と排気流との間で熱を伝導させて排気流を加熱できるようにするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムのカソードに供給される空気を圧縮する多段圧縮機システムであって、
第１の圧力で第１の加圧空気流を提供するように吸気を圧縮する第１段階圧縮機と、
第２段階圧縮機であって、
前記第１の加圧空気流を第２の圧力の第２の加圧空気流に圧縮する圧縮ユニットと、
前記燃料電池の排気流の膨張エネルギーを使用して前記圧縮ユニットを駆動する駆動ユニットとを備えた、第２段階圧縮機と、
前記第２の加圧空気流と前記排気流との間で熱伝導を可能にし、前記排気流を加熱する第１の熱交換器とを備える、多段圧縮機システム。
【請求項２】
前記第１の加圧空気流の温度を下げるために、前記第１段階圧縮機と前記第２段階圧縮機との間に配置された第２の熱交換器をさらに備える、請求項１に記載の多段圧縮機システム。
【請求項３】
前記第２の熱交換器が、前記第１の熱交換器と直列に配置され、前記第１の加圧空気流と前記排気流との間で熱伝導を可能にする、請求項２に記載の多段圧縮機システム。
【請求項４】
開状態、閉状態、および一部開状態を有するバイパス弁をさらに備え、前記閉状態の場合、前記第１の加圧流は前記第２段階圧縮機へと流れ、前記開状態の場合、前記第１の加圧流は前記第２段階圧縮機を迂回し、前記一部開状態の場合、前記第１の加圧流の一部は前記第２段階圧縮機を迂回する、請求項１に記載の多段圧縮機システム。
【請求項５】
全開状態、閉状態、および一部開状態を有するバイパス弁をさらに備え、前記閉状態の場合、前記第２の加圧空気流は前記排気流との流体連絡を阻止され、前記一部開状態および全開状態のうちの１つの場合、前記第２の加圧空気流の対応する部分は前記排気流と流体連絡状態にある、請求項１に記載の多段圧縮機システム。
【請求項６】
前記第２の加圧空気流の温度を下げるために前記第１の熱交換器の下流に配置された第２の熱交換器をさらに備える、請求項１に記載の多段圧縮機システム。
【請求項７】
前記駆動ユニットが、可変ガイドブレードを有するエキスパンダを備える、請求項１に記載の多段圧縮機システム。
【請求項８】
前記駆動ユニットが、ウェイストゲートバイパスを有するエキスパンダを備える、請求項１に記載の多段圧縮機システム。
【請求項９】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックのカソードに圧縮空気を供給する圧縮機システムとを備える、燃料電池システムであって、前記圧縮機システムは、
第１の圧力で第１の加圧空気流を提供するように吸気を圧縮する第１段階圧縮機と、
前記第１の加圧空気流を第２の圧力の第２の加圧空気流に圧縮する圧縮ユニット、および前記燃料電池スタックの排気流の膨張エネルギーを使用して前記圧縮ユニットを駆動する駆動ユニットを備えた、第２段階圧縮機と、
前記第２の加圧空気流と前記排気流との間で熱伝導を可能にする第１の熱交換器とを備える、燃料電池システム。
【請求項１０】
前記第１の加圧空気流の温度を下げるために、前記第１段階圧縮機と前記第２段階圧縮機との間に配置された第２の熱交換器をさらに備える、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記第２の熱交換器が、前記第１の熱交換器と直列に配置され、前記第１の加圧空気流と前記排気流との間で熱伝導を可能にする、請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
開状態、閉状態、および一部開状態を有するバイパス弁をさらに備え、前記閉状態の場合、前記第１の加圧流は前記第２段階圧縮機へと流れ、前記開状態の場合、前記第１の加圧流は前記第２段階圧縮機を迂回し、前記一部開状態の場合、前記第１の加圧流の一部は前記第２段階を迂回する、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
全開状態、閉状態、および一部開状態を有するバイパス弁をさらに備え、前記閉状態の場合、前記第２の加圧空気流は前記排気流との流体連絡を阻止され、前記全開状態および一部開状態のうちの１つの場合、前記第２の加圧空気流の対応する部分は前記排気流と流体連絡状態にある、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記第２の加圧空気流の温度を下げるために前記第１の熱交換器の下流に配置された第２の熱交換器をさらに備える、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記駆動ユニットが、可変ガイドブレードを有するエキスパンダを備える、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記駆動ユニットが、ウェイストゲートバイパスを有するエキスパンダを備える、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
第１および第２のモードで燃料電池システムを動作させる方法であって、
前記第１および第２のモードでの動作時に、第１の圧力で第１の加圧空気流を提供するように、第１の圧縮機を使用して吸気を圧縮するステップと、
前記第２のモードでの動作時に、第２の圧力で第２の加圧空気流を提供するように、第２の圧縮機を使用して前記第１の加圧空気流を圧縮するステップと、
前記第２のモードでの動作時に、前記燃料電池システムの排気ガスを使用して前記第２の圧縮機を駆動するステップと、
前記第２のモードでの動作時に、第１の熱交換器を使用して、前記第２の加圧空気流と前記排気流との間の熱伝導によって前記排気ガスを加熱するステップとを含む方法。
【請求項１８】
前記第１段階圧縮機と前記第２段階圧縮機との間に配置された第２の熱交換器を使用して、前記第１の加圧空気流の温度を下げるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の熱交換器が、前記第１の熱交換器と直列に配置され、前記第１の加圧空気流と前記排気流との間で熱伝導を可能にする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のモードでの動作時に、前記第１の加圧流が前記第２の圧縮機に流れるのを阻止するためにバイパス弁を閉じるステップと、
前記第２のモードでの動作時に、前記第１の加圧流が前記第２の圧縮機に流れるのを可能にするために、前記バイパス弁を全開状態および一部開状態のいずれかに開くステップとをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２のモードでの動作時に、前記第２の加圧流のうちの対応する流れと前記排気流との間の流体連絡を可能にするために、バイパス弁を全開状態および一部開状態のいずれかに開くステップと、
前記第１および第２のモードのうちの１つでの動作時に、前記第２の加圧流と前記排気流との間の流体連絡を阻止するためにバイパス弁を閉じるステップとをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の熱交換器の下流に配置された第２の熱交換器を使用して、前記第２の加圧空気流の温度を下げるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の圧縮機の容量を調節するためにエキスパンダのガイドブレードを変更するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の圧縮機を駆動する前記ステップが、ウェイストゲートバイパスを有するエキスパンダを使用して達成される、請求項１７に記載の多段圧縮機システム。
【請求項２５】
燃料電池システムのカソードに供給される空気を圧縮する方法であって、
第１の圧力で第１の加圧空気流を提供するように、第１の圧縮機を使用して吸気を圧縮するステップと、
第２の圧力で第２の加圧空気流を提供するように、第２の圧縮機を使用して前記第１の加圧空気流を圧縮するステップと、
前記燃料電池システムの排気ガスを使用して前記第２の圧縮機を駆動するステップと、
前記第２の加圧空気流と前記排気ガスとの間の熱伝導によって前記排気ガスを加熱するステップとを含む方法。
【請求項２６】
前記第１段階圧縮機と前記第２段階圧縮機との間に配置された第２の熱交換器内の、前記第１の加圧空気流の温度を下げるステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の熱交換器が、前記第１の熱交換器と直列に配置され、前記第１の加圧空気流と前記排気流との間で熱伝導を可能にする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記燃料電池システムが第１のモードで動作している場合は前記第２段階圧縮機を回避し、前記燃料電池システムが第２のモードで動作している場合は前記第１の加圧空気流を前記第２段階圧縮機に向けて送るステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記排気流と混合させるために前記第２の加圧空気流の一部を帰還させるステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２の加圧空気流の温度を下げるステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
エキスパンダのガイドブレードを変更することによって前記第２の圧縮機の容量を調節するステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２の圧縮機を駆動する前記ステップが、ウェイストゲートバイパスを有するエキスパンダを使用して達成される、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池システムに関し、より詳細には、燃料電池スタックへの圧縮酸化剤供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムには、水素を主成分とする供給ガス（たとえば純粋な水素または改質水素）と酸化剤供給ガス（たとえば純粋な酸素または酸素含有空気）との間の反応に基づいて電気エネルギーを生成する燃料電池スタックが含まれる。水素を主成分とする供給ガスおよび酸化剤供給ガスは、燃料電池スタックでの反応に適した動作条件（すなわち温度および圧力）で燃料電池スタックに供給される。適切な動作条件を提供するために、供給ガスの適切な条件付けが燃料電池システムの他の構成要素によって達成される。
【０００３】
燃料電池システムには、酸化剤供給ガスを圧縮するための空気圧縮機と、酸化剤供給ガスを冷却するための熱交換器が含まれる。圧縮機は酸化剤供給ガスの適切な動作圧力を提供し、熱交換器は酸化剤供給ガスの適切な動作温度を提供する。一般に燃料電池システムには、燃料電池スタック内での反応のために、酸化剤供給ガスの適切な加湿条件を達成するための加湿機も含まれる。冷却システムは、燃料電池スタックおよび他のシステム構成要素から熱を除去するための手段を提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
酸化剤供給ガス供給システムの設計は、燃料電池システム全体に著しく影響を与えるものである。より具体的に言えば、酸化剤供給システムは、圧縮機モータおよびその他を動作させるため、ならびに冷却システムに廃熱を負荷するための、燃料電池スタックの消費電力に影響を与える。その結果、酸化剤供給ガス供給システムの動作効率を改善することは有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明は、燃料電池システムのカソードに供給される空気を圧縮する多段圧縮機システムを提供するものである。多段圧縮機システムには、第１の圧力で第１の加圧空気流を提供するために吸気を圧縮する第１段階圧縮機が含まれる。第２段階圧縮機には、第１の加圧空気流を第２の圧力の第２の加圧空気流に圧縮する圧縮ユニットが含まれる。モータ駆動型ユニットは第１段階の圧縮ユニットを駆動し、エキスパンダユニットは、燃料電池の排気流の膨張エネルギーを使用して第２段階の圧縮ユニットを駆動する。第１の熱交換器は、第２の加圧空気流と排気流との間で熱を伝導させて排気流を加熱できるようにする。
【０００６】
一特徴では、さらに多段圧縮機システムは、第１の加圧空気流の温度を下げるために第１段階圧縮機と第２段階圧縮機との間に配置された第２の熱交換器を含む。第２の熱交換器は、前記第１の熱交換器と直列に配置され、第１の加圧空気流と排気流との間で熱伝導を可能にする。
【０００７】
他の特徴では、さらに多段圧縮機システムは、開状態、閉状態、および一部開状態を有するバイパス弁を含む。閉状態の場合、第１の加圧流は第２段階圧縮機へと流れ、開状態の場合、第１の加圧流は第２段階圧縮機を迂回する。
【０００８】
他の特徴では、さらに多段圧縮機は、全開状態、閉状態、および一部開状態を有するバイパス弁を含む。閉状態の場合、第２の加圧空気流は排気流との流体連絡を阻止される。全開状態および一部開状態のうちの１つの場合、第２の加圧空気流の対応する部分は排気流と流体連絡状態にある。
【０００９】
他の特徴では、さらに多段圧縮機システムは、第２の加圧空気流の温度を下げるために第１の熱交換器の下流に配置された第２の熱交換器を含む。
本発明の他の適用可能分野は、以下の詳細な記述から明らかになろう。この詳細な記述および特定の例は本発明の好ましい実施形態を示すものであるが、単なる例示を意図するものであり、本発明の範囲を制限することを意図するものではないことを理解されたい。
【００１０】
本発明については、詳細な記述および添付の図面からより完全に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
好ましい実施形態の以下の説明は、本質的に単なる例示であり、本発明、その適用範囲、または用途を制限することを決して意図するものではない。
次に図１を参照すると、燃料電池システム１０が示されている。燃料電池システム１０には、燃料電池スタック１２、冷却システム１４、および圧縮機システム１６が含まれる。冷却システム１４は、燃料電池スタック１２の動作温度を適切なレベルに維持するものである。さらに冷却システム１４は、以下でより詳細に説明するように、燃料電池システム１０の様々な箇所での液体の温度を任意選択で調整することができる。圧縮機システム１６は、燃料電池スタック１２に供給される酸化剤を圧縮する。より具体的に言えば、酸化剤は燃料電池スタック１２のカソード側（図示せず）に供給され、燃料電池スタック１２のアノード側（図示せず）に供給される水素ガスと触媒反応する。酸化剤は、適切な動作状態（すなわち温度および圧力）になるように圧縮機システム１６によって供給される、酸素を多量に含んだ空気である。酸化剤は水素ガスと反応して、電力および排気流を生成する。
【００１２】
圧縮機システム１６には、第１段階圧縮機１８および第２段階圧縮機２０が含まれる。以下でより詳細に説明するように、第１段階圧縮機１８は、燃料電池システム１０の第１の動作モード中に使用され、第１および第２段階の両方の圧縮機１８、２０は、燃料電池システム１０の第２の動作モード中に使用される。第１段階圧縮機１８は、電気モータなどのモータ２２によって駆動される、スクリュー型、往復ピストン型、パンケーキ型、スクロール型、または任意の他の型の圧縮機が可能である。酸素を多量に含んだ空気が第１段階圧縮機１８に引き込まれ、その中で圧縮されて第１の圧力で第１の加圧流を提供する。第２段階圧縮機２０は、エキスパンダ２６によって駆動されるターボ圧縮機または任意の他の型の圧縮機２４である。より具体的に言えば、排気流がエキスパンダ２６を介して流れ、これによって排気流の膨張エネルギーが圧縮機２４を駆動する。第１の加圧流が第２段階圧縮機２０に引き込まれ、その中で圧縮されて第２の圧力で第２の加圧流を提供する。
【００１３】
熱交換器２８または復熱装置は、第２の加圧流と排気流との間で熱伝導を可能にする。この位置で、熱交換器２８は２つの機能を実行する。第１に、熱交換器２８は第２の加圧流から排気流への熱伝導を可能にして、排気流の温度を上昇させる。第２に、熱交換器２８は第２の加圧流の温度を低下させて、燃料電池システム１０の冷却システム１４への負担を軽くする。好ましくは、第２の加圧流は適切な温度で熱交換器２８から出て、燃料電池スタック１２に入る。
【００１４】
上記で簡単に論じたように、燃料電池システム１０は第１および第２のモードで動作可能である。第１のモードは、燃料電池システム１０が電力を提供する際に経験する公称の動作条件を補償するものである。第２のモードは、燃料電池システム１０がより多くの電力を提供する際に経験する平均以上の動作条件を補償するものである。たとえば、燃料電池システム１０を組み込んでいる車両の場合、運転時間のほぼ８０から９０％は、標準的な運転操縦に十分な電力を提供するための第１のモードである。第２のモードは、特別な電力を必要とする、より激しい運転操縦を経験する残りの運転時間を補償する。
【００１５】
第１のバイパス弁３０は、第１段階圧縮機１８から燃料電池スタック１２への直接の流体移動を選択的に可能にするために含まれるものである。第１モードでの動作中に第１のバイパス弁３０が開き、第１段階圧縮機１８から燃料電池スタック１２への排出の流体流れを可能にする。前述のように、第２段階圧縮機２０は第１モードでの動作中には使用されない。第２モードでの動作中には第１のバイパス弁３０が閉じるため、第１の加圧流は第２段階圧縮機２０へと供給される。
【００１６】
第２のバイパス弁３２は、第２段階圧縮機２０の排出と排気流路との間に配置される。第２のバイパス弁３２は、第２モードでの動作中に選択的に開かれ、エキスパンダ２６への帰還流れを制御するものである。より具体的に言えば、第２モードでの動作中に、第２段階圧縮機２０内の第１の加圧流を十分に圧縮するために、より多くの膨張エネルギーが必要となる可能性がある。第２のバイパス弁３２は、圧縮機２４とエキスパンダ２６の両方の性能マップに従って、圧縮機２４の排出からエキスパンダ２６への帰還流を制御するように操作される。帰還流は排気流れと混合されて、エキスパンダ２６内に特別な膨張エネルギーを提供する。
【００１７】
異なる可能な動作条件を調整するために、制御弁（図示せず）を含む可変ガイドブレード３３またはウェイストゲートバイパスをエキスパンダ２６に装備することができる。エキスパンダの効率を上げるためおよびエキスパンダ２６の上流の流体圧力を調整するために、可変ガイドブレード３３のピッチが変更される。ウェイストガスバイパスはエキスパンダ吸気口からエキスパンダ排気口へのバイパスを提供し、エキスパンダ吸気口での流体流量が中量から多量までの期間に使用される。
【００１８】
第２モードでの動作時に、第１段階圧縮機１８は吸気を圧縮して第１の加圧流を生成する。第１のバイパス弁３０は閉じられて、第１の加圧流が燃料電池スタック１２へ直接流れるのを阻止する。第１の加圧流は第２段階圧縮機２０へと引き込まれ、その中で圧縮されて第２の加圧流を提供する。第２の加圧流は第２段階圧縮機２０から排出され、熱交換器２８を通って流れる。
【００１９】
燃料電池スタック１２からの排出流体は、熱交換器２８内で第２の加圧流によって加熱される。加熱された排出流体はエキスパンダ２６内で膨張し、ターボ圧縮機２４を駆動する。第２のバイパス弁３２が閉じている場合、第２の加圧流は熱交換器２８から燃料電池スタック１２へと流れる。第２のバイパス弁３２が開いている場合、第２の加圧流の一部は帰還して排出流体と混合され、第２の加圧流の残りの部分は燃料電池スタック１２へと流れる。
【００２０】
任意選択の熱交換器３６は、燃料電池スタック１２の吸気口の直前に配置される。任意選択の熱交換器３６は冷却システム１４と流体連絡状態にあり、燃料電池スタック１２に入ってくる加圧流体と冷却システム１４との間で熱伝導を可能にする。より具体的に言えば、任意選択の熱交換器３６は、燃料電池スタック１２に入ってくる加圧流体の温度を、燃料電池スタック１２で使用するのに適したレベルまで下げることができる。任意選択の熱交換器３６が存在する場合は、さらに第２の加圧流の温度を燃料電池スタック１２で使用するように調節する。
【００２１】
次に図２を参照すると、燃料電池システム１０の代替構成が図示されており、１０’で示されている。燃料電池システム１０’の構成は、全体として、上記で詳細に説明した燃料電池システム１０の構成と等価である。しかしながら、１箇所異なるのは、第１段階圧縮機と第２段階圧縮機との間に任意選択の液体の中間冷却器３４が配置されていることである。任意選択の熱交換器３４は、冷却システム１４と流体連絡状態にある。任意選択の熱交換器３４は、第１段階圧縮機１８を出る第１の加圧流と冷却システム１４との間で熱伝導を可能にする。より具体的に言えば、任意選択の熱交換器３４は、第１の加圧流体の初期温度を、燃料電池システム１０’の動作モードに応じて、第２段階圧縮機２０内での圧縮または燃料電池スタック１２内での使用に適したレベルまで下げることを可能にする。
【００２２】
第１モードでの動作時に、第１段階圧縮機１８は吸気を圧縮して第１の加圧流を生成する。任意選択の熱交換器３４は、第１の加圧流の温度を下げる。第１のバイパス弁３０が開いて、第１の加圧流が燃料電池スタック１２へと流れるのを可能にする。任意選択の熱交換器３６が存在する場合は、さらに第１の加圧流の温度を燃料電池スタック１２で使用するように調節する。
【００２３】
次に図３を参照すると、燃料電池システム１０の他の代替構成が図示されており、１０”で示されている。燃料電池システム１０”の構成は、全体として、上記で詳細に説明した燃料電池システム１０’の構成と等価である。しかしながら、１箇所異なるのは、任意選択の熱交換器３４が、第１段階圧縮機１８から排出される第１の加圧流と燃料電池スタック１２を出る排気流との間の、流体連絡を可能にすることである。結果として、第１の加圧流は排気流をさらに加熱して、第２段階圧縮機２０を駆動するための追加の膨張エネルギーを提供することが可能である。燃料電池システム１０”は、その他の点では、燃料電池システム１０’に関して上記で述べたものと同じ方法（すなわち第１および第２のモード）で動作することにも留意されたい。
【００２４】
表１は、様々な燃料電池システムの性能を比較したものである。ケース１およびケース２は、本発明の利点を備えていない燃料電池システムを表す。ケース３（燃料電池システム１０）、ケース４（燃料電池システム１０’）、およびケース５（燃料電池システム１０”）は、本発明に従った構成を表す。より具体的に言えば、ケース１は、中間冷却器３４または復熱装置２８を含まない燃料電池システムの性能を示す。ケース２は、中間冷却器３４のみを含む燃料電池システムを示す。ケース３は、復熱装置２８のみを含む燃料電池システム１０の性能を示す。ケース４は、復熱装置２８と熱伝導用に液体冷却剤を使用する中間冷却器３４の両方を組み込んだ燃料電池システム１０’を示し、ケース５は、復熱装置２８と熱伝導用に燃料電池排気ガスを使用する中間冷却器３４を組み込んだ燃料電池システム１０”を示す。
【００２５】
表１の性能データは、圧力３バールでの酸化剤給気ガス流れ６０ｇ／秒、燃料電池スタックの動作温度９０°Ｃ、両方の圧縮段階についての圧縮機効率６０％、エキスパンダ効率７０％、第１圧縮段階でのモータおよびインバータ効率８５％、ならびに周囲温度２５°Ｃでの動作に基づいて決定されたものである。表１に示された値は、本質的に単なる例示に過ぎないものであり、燃料電池システムの特定の設計および性能要件に基づいて変更可能であることを理解されよう。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
ケース１の場合、必要な第１段階でのパワーは７．８ｋＷであり、冷却システムが管理しなければならない熱負荷は７．５ｋＷである。第１段階圧縮機は電気モータで駆動されるため、電気モータを駆動するために９．２ｋＷの燃料電池生成パワーが消費される。ケース２の場合、中間冷却器を含めることで熱負荷が６．９ｋＷとわずかに下がるために性能が向上し、第１段階のパワー要件は８．６ｋＷまで低下する。ケース４は、第１段階のパワー要件が８．０ｋＷ、熱負荷が３．７ｋＷであることから、ケース１およびケース２よりも改良されている。しかしながらケース３は、第１段階のパワー要件が８．１ｋＷ、熱負荷が１．５ｋＷと、性能的に最も優位に立っている。ケース３の第１段階のパワー要件はケース４よりもわずかに高いが、冷却システムにかかる熱負荷はケース３の方が５０％以下である。ケース５も、第１段階で必要な電気圧縮機パワーは７．８ｋＷのみ、冷却システムへの総排出熱量は２．３ｋＷと、興味深い代替システム構成である。
【００２８】
本発明の記述は本質的に単なる例示に過ぎないため、本発明の趣旨を逸脱しない変形形態は本発明の範囲内にあるものと意図される。こうした変形形態は、本発明の精神および範囲を逸脱するものとはみなされない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に従った、２段階空気圧縮を組み込んだ燃料電池システムを示す機能ブロック図である。
【図２】本発明に従った、任意選択の液体中間冷却器を備えた２段階空気圧縮を組み込んだ燃料電池システムを示す機能ブロック図である。
【図３】本発明に従った、任意選択の燃料電池排気ガスを備えた代替方法として構成された２段階空気圧縮を組み込んだ燃料電池システムを示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  燃料電池システム
１２  燃料電池スタック
１４  冷却システム
１６  圧縮機システム
１８  第１段階圧縮機
２０  第２段階圧縮機
２２  モータ
２４  圧縮機
２６  エキスパンダ
２８  熱交換器
３０  第１のバイパス弁
３２  第２のバイパス弁
３３  可変ガイドブレード
３６  任意選択の熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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